一种基于MPU6050与智能手机的室内定位与导航的方法技术

本发明专利技术提供一种基于MPU6050与智能手机的室内定位与导航的方法。由MPU6050通过蓝牙将人行走的双脚测量数据无线传输到手机，采用了零偏置校正算法减小惯性器件本身的位置误差，采用改进的零速度修正减小累计误差的算法，对加速度传感器获得的数据进行一次时域积分获得速度，再用改进的零速度检测法对其进行校正，再进行一次频域积分，从而计算出更准确的人行走的位移信息；在行人运动航向角的确定中，针对手机电子罗盘和陀螺仪的优缺点，本发明专利技术设计了滑动均值滤波和角度补偿算法，通过设定阈值来选取合适的航向，增加了行人航向的准确度；将双脚的数据进行融合，通过神经网络进行训练得出左右脚的权值，以此得出更准确的行人轨迹信息；最终获得更精确的行人位置信息。

A method of indoor positioning and navigation based on MPU6050 and smart phone

The invention provides a method for indoor positioning and navigation based on MPU6050 and smart phones. By MPU6050 via Bluetooth to walk the feet of the wireless transmission of data to the mobile phone, the zero bias position error correction method to reduce the inertia of the device itself, the zero speed improved correction algorithm to reduce the cumulative error, the acceleration sensor data obtained by a time domain integral gain speed, zero speed and improved detection method for correction, then a frequency domain integral to calculate the displacement, the more accurate information of people walking in the pedestrian movement; determine the heading angle of the mobile phone, electronic compass and gyroscope's advantages and disadvantages, the invention designs a sliding mean filter and angle compensation algorithm, by setting the threshold to select the appropriate course, increase the pedestrian heading accuracy; the feet of data fusion, the training that left foot weights through neural network to In this way, more accurate information of pedestrian trajectory is obtained, and more accurate information on pedestrian location is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MPU6050与智能手机的室内定位与导航的方法
：本专利技术是一种利用传感器技术、蓝牙传输数据技术、计算机技术、数字信号处理技术、android编程技术等实现的MEMS惯性器件与安卓智能手机融合的室内定位方法。该方法能减小惯性导航解算过程中的累积误差，并得出较精确的行人位移信息和航向角信息。
技术介绍
：室内是人类活动最密集的场所，因此对于室内位置服务的研究具有重要意义。由于室内环境存在多径、非视距、复杂多变等特点，因此室内不能应用像GPS等广泛用于室外的定位技术。基于MEMS惯性传感器的室内定位与导航技术因其设备简单，工作时完全独立于外界环境，性能稳定且抗干扰，而成为近年来室内定位技术研究的焦点。目前基于MEMS惯性传感器的定位技术以航迹推算定位技术为主，按照计算运动距离的方法来分类，基于MEMS传感器的定位技术主要又可以分为两类，惯性导航系统INS(InertialNavigationSystem)和基于运动模型的航迹推算技术(Dead-reckoning)。惯性导航系统INS主要依靠对传感器加速度或者速度的积分来计算运动距离；基于运动模型的航迹推算技术主要依靠运动模型来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MPU6050与智能手机的室内定位与导航的方法，其特征在于：定位系统包括MPU6050MEMS数据采集模块、蓝牙无线传输数据模块、安卓智能手机数据采集与处理模块组成；安卓智能手机的数据处理模块包括位移解算单元、航向角解算单元，数据采集模块和智能手机通过蓝牙进行连接采集行人行走的三轴加速度，三轴角速度和手机电子罗盘的数据；数据处理包括以下步骤：(1)基于加速度数据处理的零偏置校正算法零偏置校正就是在脚面上固定好惯性器件后，采集一些静态时的数据，并对这些数据求均值，用运动状态的加速度数据减去静态时的数据；(2)基于加速度数据积分的四条件零速度检测和频域积分算法具体步骤如下：1)首先，对加速...

【技术特征摘要】
1.一种基于MPU6050与智能手机的室内定位与导航的方法，其特征在于：定位系统包括MPU6050MEMS数据采集模块、蓝牙无线传输数据模块、安卓智能手机数据采集与处理模块组成；安卓智能手机的数据处理模块包括位移解算单元、航向角解算单元，数据采集模块和智能手机通过蓝牙进行连接采集行人行走的三轴加速度，三轴角速度和手机电子罗盘的数据；数据处理包括以下步骤：(1)基于加速度数据处理的零偏置校正算法零偏置校正就是在脚面上固定好惯性器件后，采集一些静态时的数据，并对这些数据求均值，用运动状态的加速度数据减去静态时的数据；(2)基于加速度数据积分的四条件零速度检测和频域积分算法具体步骤如下：1)首先，对加速度数据进行巴特沃斯低通滤波，滤除高频杂波，对滤波处理后的数据进行惯性导航解算，用四元数法由载体坐标系转换到导航坐标系；2)其次，对加速度数据进行一次时域积分得到速度，用四条件判断法进行零速度检测；3)当检测到行人运动的“零速度”点时，触发零速度修正，对数据进行置零校正；4)将校正后的数据进行频域积分，进行傅里叶逆变换后得到行人位移信息；(3)基于滑动均值滤波和角度补偿算法的行人航向角获取1)首先，对电子罗盘所采集的角度数据进行滑动均值滤波粗处理；2)然后，对所测得向南方向的数据使用角度补偿算法；3)最后，当后一时刻的角度突然跳变时，使用陀螺仪的数据进行替代；(4)基于双脚数据融合的行人运动轨迹算法分别采集双脚的加速度数据，角速度和手机的电子罗盘数据，分别仿真出双脚的运动轨迹，通过在双脚的数据前添加权值的方法对双脚数据进行融合，权值通过神经网络进行训练得出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中四条件零速度检测法是三轴合加速度的幅值，是三轴合加速度的方差，是...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会清，寇彩云，王普，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11